羟基胺与氯离子协同驱动的零价铜活化过氧化氢体系高效降解四环素研究

针对零价铜(Cu0)/H2O2体系因Cu+歧化和O2氧化导致的效率限制，研究人员创新性引入羟基胺(HA)和氯离子(Cl?)，构建HA/Cl?/Cu0/H2O2协同体系。该体系通过HA促进Cu2+/Cu+循环、Cl?形成CuClx1-x络合物稳定Cu+，15分钟内实现87.1%四环素降解，活性氧(ROS)贡献分析显示羟基自由基(•OH)和活性氯物种(RCS)分别占83.8%和17.2%，溶解铜残留(11.1 μmol/L)符合排放标准，为抗生素污染治理提供高效环保解决方案。

　　

抗生素污染已成为全球水环境治理的严峻挑战，其中四环素因其广泛使用和持久性残留备受关注。传统高级氧化工艺(AOPs)虽能降解此类污染物，但普遍存在催化剂失活、氧化效率低等问题。零价铜(Cu⁰)活化过氧化氢(H₂O₂)体系虽具有成本优势，却因Cu⁺易被O₂氧化和自发歧化(Cu⁺→Cu²⁺+Cu⁰)导致活性持续下降。针对这一瓶颈，湖南地区的研究团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表创新成果，通过引入羟基胺(HA)和氯离子(Cl^?)构建协同体系，显著提升四环素降解效率并阐明反应机制。

研究采用动力学实验结合活性氧捕获技术，通过电子顺磁共振(EPR)和化学探针法鉴定ROS种类，利用电感耦合等离子体(ICP)监测铜离子溶出。实验设置多组对照（Cu⁰/H₂O₂、HA/Cu⁰/H₂O₂、Cl^?/Cu^{0/H₂O₂等），在pH 3.0条件下以5 mg/L四环素为靶标污染物。}

Decomposition efficiency of tetracycline with different systems
单独Cu⁰或H₂O₂对四环素的降解率仅25.3%（速率常数0.0213 min^?1），而HA/Cl^?/Cu⁰/H₂O₂体系15分钟内降解率达87.1%。关键在HA持续将Cu²⁺还原为Cu⁺，Cl^?则通过形成CuCl_x^1-x络合物抑制Cu⁺歧化，并促进Cu⁰与Cu²⁺归中反应生成CuCl。

Materials
使用铜粉（99.9%纯度）和盐酸羟胺（NH₂OH·HCl）作为主要试剂，通过TOC分析仪评估矿化程度。

Conclusion
该研究证实HA/Cl^?协同作用使Cu⁺半衰期延长3.2倍，•OH和RCS贡献率分别为83.8%与17.2%。溶解铜终浓度11.1 μmol/L达国标要求，HA最终转化为无害N₂。这一体系突破传统AOPs的局限性，为工业废水处理提供兼具高效性与环境友好性的新技术路径，尤其适用于含氯离子废水场景。

研究由Peng Xu团队完成，获湖南省自然科学基金（2025JJ50253）和长沙市科技计划（kq2502013）支持，技术细节通过实验平台Shiyanjia.com实现标准化验证。